主要零部件设计.ppt

第四节第四节 主要零部件设计主要零部件设计之二之二 辊筒轴承辊筒轴承主要零部件设计4.2 4.2 辊辊辊辊 筒筒筒筒 轴轴轴轴 承承承承压压延延机机辊辊筒筒承承受受着着强强大大的的工工作作负负荷荷，这这些些负负荷荷最最终终全全部部由由辊辊筒筒两两端端的的轴轴承承来来承承受受。因因此此，辊辊筒筒轴轴承承所所承承受受的的载载荷荷是是很很大大的的，一一般般可可达达几几10t10t、上上100t100t。再再加加上上辊辊筒筒转转速速低低，而而工工作作温温度度高高，因因此此，工工作作条条件件十分恶劣。一般说来，辊筒轴承应满足下列要求：十分恶劣。一般说来，辊筒轴承应满足下列要求：1 1）承承承承载载载载能能能能力力力力要要要要大大大大，轴轴轴轴瓦瓦瓦瓦和和和和轴轴轴轴颈颈颈颈之之之之间间间间摩摩摩摩擦擦擦擦系系系系数数数数要要要要小小小小，以确保辊筒轴承寿命长，功率损耗小；以确保辊筒轴承寿命长，功率损耗小；2 2）传传传传热热热热性性性性能能能能好好好好，热热热热膨膨膨膨胀胀胀胀系系系系数数数数小小小小，以以确确保保轴轴承承的的散散热热和轴承间隙；和轴承间隙；3 3）轴轴轴轴颈颈颈颈和和和和轴轴轴轴瓦瓦瓦瓦的的的的间间间间隙隙隙隙选选选选择择择择和和和和油油油油孔孔孔孔开开开开设设设设要要要要合合合合理理理理，确确保保轴颈和轴瓦之间具有良好的润滑状态和回转精度。轴颈和轴瓦之间具有良好的润滑状态和回转精度。目前用于辊筒的有目前用于辊筒的有滑动轴承、滚动轴承滑动轴承、滚动轴承滑动轴承、滚动轴承滑动轴承、滚动轴承。辊筒轴承1 1、滑动轴承的结构、滑动轴承的结构、滑动轴承的结构、滑动轴承的结构1 1）结构组成）结构组成）结构组成）结构组成辊筒滑动轴承的辊筒滑动轴承的结构如图所示。可结构如图所示。可见，辊筒滑动轴承见，辊筒滑动轴承主要由主要由轴承体、轴轴承体、轴轴承体、轴轴承体、轴瓦、压盖、油封瓦、压盖、油封瓦、压盖、油封瓦、压盖、油封等等零件组成。零件组成。1-1-压盖；压盖；2-2-油封；油封；3-3-外侧半压盖外侧半压盖4-4-高压石棉橡胶垫；高压石棉橡胶垫；5-5-挡油环；挡油环；6-6-轴承体；轴承体；7 7一机架；一机架；8-8-轴衬轴衬 辊筒轴承2 2）特点）特点）特点）特点压压延延机机滑滑动动轴轴承承的的结结构构大大体体上上与与开开炼炼机机的的相相同同，但但它它具有如下特点：具有如下特点：轴承体较小轴承体较小轴承体较小轴承体较小；采用稀油采用稀油强制润滑与冷却强制润滑与冷却强制润滑与冷却强制润滑与冷却，并配有过滤冷却设备；，并配有过滤冷却设备；轴轴轴轴衬衬衬衬由由由由扇扇扇扇形形形形轴轴轴轴瓦瓦瓦瓦构构构构成成成成，由由于于轴轴承承所所在在位位置置不不同同，轴轴瓦角度也不同；瓦角度也不同；同一台压延机不同辊筒的同一台压延机不同辊筒的轴承不能互换轴承不能互换轴承不能互换轴承不能互换；精精精精度度度度要要要要求求求求高高高高，轴轴承承的的间间隙隙需需要要减减至至最最低低限限度度，以以减减少半制品误差。少半制品误差。辊筒轴承3 3）轴衬（瓦）轴衬（瓦）轴衬（瓦）轴衬（瓦）轴轴瓦瓦直直接接和和轴轴颈颈接接触触并并支支承承轴轴颈颈运运动动，是是决决定定轴轴承承性能的关键件。性能的关键件。a a、轴瓦的材料、轴瓦的材料、轴瓦的材料、轴瓦的材料轴瓦的材料通常采用锡青铜：轴瓦的材料通常采用锡青铜：ZQSn10-1 ZQSn10-1、ZQSn8-12ZQSn8-12、ZQSn10-10ZQSn10-10、ZQSn5-25ZQSn5-25、ZQSn 7-17ZQSn 7-17等。其中等。其中ZQSn10-1ZQSn10-1和和ZQSn8-12ZQSn8-12应用较广。应用较广。尤其是尤其是ZQSn10-1ZQSn10-1是一种较好的减摩材料，因为这种是一种较好的减摩材料，因为这种合金里含有合金里含有Cu3PCu3P，所以硬度高、耐磨性强，比较适，所以硬度高、耐磨性强，比较适用于做辊筒那样的重载轴承。用于做辊筒那样的重载轴承。辊筒轴承b b、轴承的润滑和冷却、轴承的润滑和冷却、轴承的润滑和冷却、轴承的润滑和冷却辊辊筒筒轴轴承承通通常常采采采采用用用用稀稀稀稀油油油油进进进进行行行行强强强强制制制制循循循循环环环环润润润润滑滑滑滑和和和和冷冷冷冷却却却却。稀油通过油孔引入后，由油沟进行输送和分配。稀油通过油孔引入后，由油沟进行输送和分配。开设油孔应注意开设油孔应注意开设油孔应注意开设油孔应注意：a a）油油孔孔一一般般在在不不加加压压区区或或同同时时在在不不加加压压区区和和加加压压区区 各设一个；各设一个；b b）设设置置一一个个油油孔孔时时，油油孔孔的的位位置置以以设设置置在在轴轴瓦瓦加加压压区区中中点点前前方方 9090 120120 范范围围内内较较好好，而而且且油油孔孔应应在在油油沟沟（一般为轴向开设）的偏前方（如下图所示）。（一般为轴向开设）的偏前方（如下图所示）。辊筒轴承c c）当当辊筒没有拉回装置辊筒没有拉回装置辊筒没有拉回装置辊筒没有拉回装置时，单进油孔就不行，必须时，单进油孔就不行，必须开设两个进油孔。因为当辊筒空运转时，辊筒在自重开设两个进油孔。因为当辊筒空运转时，辊筒在自重作用下位于最低位置，正好把油孔堵死，油无法进去。作用下位于最低位置，正好把油孔堵死，油无法进去。所以为同时考虑辊筒空转和负荷运转时的润滑，所以为同时考虑辊筒空转和负荷运转时的润滑，必须必须必须必须开设两个进油孔开设两个进油孔开设两个进油孔开设两个进油孔，如图，如图b b所示。所示。辊筒轴承c c、轴瓦的几何尺寸、轴瓦的几何尺寸、轴瓦的几何尺寸、轴瓦的几何尺寸轴瓦的几何尺寸一般根据辊筒轴颈的几何尺寸确定。轴瓦的几何尺寸一般根据辊筒轴颈的几何尺寸确定。轴颈的直径轴颈的直径d d通常取辊筒直径通常取辊筒直径D D的的0.650.650.700.70倍倍;轴瓦的内径轴瓦的内径D D为轴颈为轴颈d d加加2 2倍的轴承径向间隙倍的轴承径向间隙；轴瓦的长度轴瓦的长度L L通常取通常取1.11.11.21.2倍轴瓦的内径倍轴瓦的内径D D 。辊筒轴承4 4）轴承体的结构）轴承体的结构）轴承体的结构）轴承体的结构为为了了润润滑滑、密密封封的的可可靠靠和和加加工工制制造造方方便便，近近代代压压延延机机都都采采用用整整体体式式轴轴承承体体结结构构，轴轴承承体体的的内内孔孔形形状状由由轴轴瓦瓦的的外外形形结结构构而而定定，而而其其外外形形则则根根据据工工作作性性质质和和使用要求确定。使用要求确定。压压延延机机的的辊辊筒筒轴轴承承体体外外形形有有固固固固定定定定式式式式、移移移移动动动动式式式式和和和和自自自自动动动动调心移动式调心移动式调心移动式调心移动式等几种结构。等几种结构。a a、固定式轴承体、固定式轴承体、固定式轴承体、固定式轴承体固固定定式式轴轴承承体体在在整整机机装装配配调调整整后后轴轴承承位位置置就就固固定定在在机机架架窗窗孔孔而而不不再再活活动动。通通常常用用楔楔块块调调整整定定位位。S S型型型型四四四四辊辊辊辊压压压压延延延延机机机机的的的的号号号号辊辊辊辊筒筒筒筒和和三三三三辊辊辊辊压压压压延延延延机机机机的的的的中中中中辊辊辊辊轴轴承承通通常常就是这种结构。就是这种结构。辊筒轴承b b、移动式轴承体、移动式轴承体、移动式轴承体、移动式轴承体移移动动式式轴轴承承体体即即在在装装配配后后轴轴承承体体可可以以沿沿着着机机架架滑滑槽槽移移动动，以以实实现现辊辊距距的的调调节节。四四辊辊压压延延机机的的、号号辊辊筒筒轴承和三辊压延机的轴承和三辊压延机的号辊轴承体通常采用这种形式。号辊轴承体通常采用这种形式。c c、自动调心式移动式轴承体、自动调心式移动式轴承体、自动调心式移动式轴承体、自动调心式移动式轴承体既能通过调距装置相对机架滑既能通过调距装置相对机架滑 槽移动，又能通过轴线交叉装槽移动，又能通过轴线交叉装 置相对机架滑槽的某一方向转置相对机架滑槽的某一方向转 动一个角度。四辊压延机的动一个角度。四辊压延机的IVIV 号辊筒三辊压延机的号辊筒三辊压延机的号辊筒号辊筒 轴承体通常为这种结构形式。轴承体通常为这种结构形式。轴承体辊筒轴承d d、轴承体的尺寸、轴承体的尺寸、轴承体的尺寸、轴承体的尺寸轴承体的宽度轴承体的宽度轴承体的宽度轴承体的宽度B B。考考虑虑辊辊筒筒从从机机架架滑滑槽槽装装卸卸起起见见，它它通通常常比比辊辊筒筒直直径径大大50mm50mm，即即B=D+50mmB=D+50mm左左左左右右右右(D(D为为辊辊筒筒工工作作部部分分外径外径)。轴承体高度轴承体高度轴承体高度轴承体高度h h。为为保保证证两两辊辊间间距距为为零零时时，轴轴承承体体外外壳壳不不相相互互接接触触，故通常取尺寸故通常取尺寸h=D/2-(5h=D/2-(510)10)（mmmm）轴承体的轴向长度轴承体的轴向长度轴承体的轴向长度轴承体的轴向长度L LLL为轴瓦接触长度加上两端回油槽宽度。为轴瓦接触长度加上两端回油槽宽度。e e、轴承体材料、轴承体材料、轴承体材料、轴承体材料 通通常常用用铸铸铸铸钢钢钢钢或或或或优优优优质质质质灰灰灰灰铸铸铸铸铁铁铁铁制制造造。铸铸后后应应进进行行人人工工时时效处理。效处理。辊筒轴承2 2、辊筒轴承的边界润滑设计和轴承间隙的确定、辊筒轴承的边界润滑设计和轴承间隙的确定、辊筒轴承的边界润滑设计和轴承间隙的确定、辊筒轴承的边界润滑设计和轴承间隙的确定1 1）边界润滑）边界润滑）边界润滑）边界润滑作为滑动轴承，摩擦状态有作为滑动轴承，摩擦状态有边界润滑摩擦、液体润边界润滑摩擦、液体润边界润滑摩擦、液体润边界润滑摩擦、液体润滑摩擦或半液体润滑摩擦滑摩擦或半液体润滑摩擦滑摩擦或半液体润滑摩擦滑摩擦或半液体润滑摩擦，由于压延机辊筒轴承是，由于压延机辊筒轴承是在低速、大负荷、高温条件下工作，尽管多年来曾在低速、大负荷、高温条件下工作，尽管多年来曾力图实现液体润滑状态，但经验证明，这种轴承很力图实现液体润滑状态，但经验证明，这种轴承很难避免产生大量铜屑，而实际处于边界润滑状态。难避免产生大量铜屑，而实际处于边界润滑状态。故故压延机的辊筒轴承应以边界润滑状态进行设计压延机的辊筒轴承应以边界润滑状态进行设计压延机的辊筒轴承应以边界润滑状态进行设计压延机的辊筒轴承应以边界润滑状态进行设计计计算比较合理。算比较合理。辊筒轴承滑滑滑滑动动动动轴轴轴轴承承承承的的的的边边边边界界界界润润润润滑滑滑滑状状状状态态态态设设设设计计计计通通通通常常常常采采采采用用用用限限限限制制制制轴轴轴轴承承承承单单单单位位位位面面面面积积积积压压压压力力力力p p的的的的办办办办法法法法。为为了了保保证证不不产产生生过过度度的的磨磨损损，应限制轴承的单位面积压力，即应限制轴承的单位面积压力，即:式中式中PPmaxmax-作用在轴承上最大计算载荷（作用在轴承上最大计算载荷（N N）DD-轴瓦的内径（轴瓦的内径（cmcm）L-L-轴瓦的有效工作长度（轴瓦的有效工作长度（cmcm）p-p-许用轴承压力（许用轴承压力（N Ncmcm2 2），其值依摩擦副），其值依摩擦副的材料及其工作条件而定，对压延机辊筒轴承一般的材料及其工作条件而定，对压延机辊筒轴承一般取取p=500p=500700700（N Ncmcm2 2）辊筒轴承2 2）润滑与冷却）润滑与冷却无论滑动或滚动轴承，由于采用强制冷却，会造成辊筒无论滑动或滚动轴承，由于采用强制冷却，会造成辊筒两端温度低于中央部位，这对生产会带来十分不良的影两端温度低于中央部位，这对生产会带来十分不良的影响，所以响，所以轴承的温度必须保证适当的高温轴承的温度必须保证适当的高温轴承的温度必须保证适当的高温轴承的温度必须保证适当的高温。视压延工艺要求不同，一般在视压延工艺要求不同，一般在6060110110，并采用温度，并采用温度自动调节装置来控制。自动调节装置来控制。润滑油要采用适应高温度而且不易老化的高级润滑油。润滑油要采用适应高温度而且不易老化的高级润滑油。一般当油在一般当油在100100时，应有时，应有100100150150秒的赛式粘度，并秒的赛式粘度，并加入一定数量的防锈剂和过酸化抑制剂才能使用。加入一定数量的防锈剂和过酸化抑制剂才能使用。辊筒轴承3)3)辊筒轴承间隙辊筒轴承间隙辊筒轴承间隙辊筒轴承间隙为为使使辊辊筒筒工工作作时时能能理理想想地地转转动动而而不不致致间间隙隙过过大大，影影响响制制品品的的精精度度，其其轴轴承承间间隙隙值值应应综综合合考考虑虑下下列列几几个个因素而确定：因素而确定：辊筒轴颈的热膨胀，辊筒轴颈的热膨胀，轴承的热膨胀，轴承的热膨胀，保证轴承润滑条件的必要间隙，保证轴承润滑条件的必要间隙，轴颈、轴承内孔加工装配综合误差轴颈、轴承内孔加工装配综合误差。辊筒轴承3 3、辊筒滚动轴承的应用、辊筒滚动轴承的应用、辊筒滚动轴承的应用、辊筒滚动轴承的应用1 1）滑动轴承的优缺点滑动轴承的优缺点滑动轴承的优缺点滑动轴承的优缺点 滑滑动动轴轴承承作作为为压压延延机机辊辊筒筒轴轴承承使使用用已已有有较较长长的的历历史史和比较成熟的使用经验。早期的压延机使用较多。和比较成熟的使用经验。早期的压延机使用较多。优优优优点点点点：滑滑动动轴轴承承结结构构简简单单、加加工工制制造造容容易易，制制造造成成本低。本低。采用滑动轴承也存在着比较严重的采用滑动轴承也存在着比较严重的缺点缺点缺点缺点：a)a)无无无无功功功功损损损损失失失失大大大大，效效效效率率率率低低低低。据据估估计计，压压延延机机驱驱动动功功率率约约2020左右消耗在滑动轴承的摩擦损失上；左右消耗在滑动轴承的摩擦损失上；b)b)精度低精度低精度低精度低，对制品精度影响大；，对制品精度影响大；c)c)轴瓦的磨损大、寿命低，维修工作量大轴瓦的磨损大、寿命低，维修工作量大轴瓦的磨损大、寿命低，维修工作量大轴瓦的磨损大、寿命低，维修工作量大。辊筒轴承2 2）滚动轴承的优越性滚动轴承的优越性滚动轴承的优越性滚动轴承的优越性 基基于于上上述述这这些些问问题题，随随着着机机械械制制造造工工业业的的发发展展，压压延延成成型型机机辊辊筒筒轴轴承承采采用用滚滚动动轴轴承承越越来来越越普普遍遍，采采用用滚动轴承比滑动轴承的优越性在于：滚动轴承比滑动轴承的优越性在于：（1 1）体积小）体积小）体积小）体积小(长度小长度小长度小长度小)采采用用滚滚动动轴轴承承代代替替滑滑动动轴轴承承时时，由由于于滚滚滚滚动动动动轴轴轴轴承承承承的的的的宽宽宽宽度度度度比比比比滑滑滑滑动动动动轴轴轴轴承承承承小小小小，因因此此在在保保证证相相同同刚刚性性的的前前提提下下，辊辊筒筒工工作作表表面面长长度度可可以以增增加加或或在在保保证证辊辊筒筒具具有有等等同同的的工工作作表表面面长长度度而而其其直直径径可可以以相相应应减减小小。如如辊辊筒筒直直径径为为550mm550mm的的辊辊筒筒，当当采采用用滑滑动动轴轴承承时时，辊辊筒筒工工作作表表面面长长度度为为1450mm1450mm，但但改改用用滚滚动动轴轴承承后后，工工作作表表面面长度就可以增加到长度就可以增加到1800mm1800mm。辊筒轴承b b）精度高）精度高）精度高）精度高 不不产产生生像像滑滑动动轴轴承承那那样样因因受受力力使使受受压压区区轴轴瓦瓦变变形形而而影影响响制制品品精精度度的的问问题题，因因此此，能能提提高高压压延延制制品品的的精精度和压延制品的最小厚度。度和压延制品的最小厚度。c c）无功损失小、效率高）无功损失小、效率高）无功损失小、效率高）无功损失小、效率高 用用滚滚动动摩摩擦擦代代替替滑滑动动摩摩擦擦，机机器器的的无无功功损损失失小小、效效率率高高。如如对对直直径径为为550mm550mm的的辊辊筒筒，传传动动功功率率可可减减少少3030。d d）辊筒轴颈不磨损）辊筒轴颈不磨损）辊筒轴颈不磨损）辊筒轴颈不磨损 由于滚柱轴承的内圈和轴颈是由于滚柱轴承的内圈和轴颈是热压配合热压配合热压配合热压配合而固定的，而固定的，因而因而避免了采用滑动轴承时辊筒轴颈和轴瓦的磨损避免了采用滑动轴承时辊筒轴颈和轴瓦的磨损避免了采用滑动轴承时辊筒轴颈和轴瓦的磨损避免了采用滑动轴承时辊筒轴颈和轴瓦的磨损问题问题问题问题；同时，；同时，辊筒轴颈的表面状态对轴承的寿命没辊筒轴颈的表面状态对轴承的寿命没辊筒轴颈的表面状态对轴承的寿命没辊筒轴颈的表面状态对轴承的寿命没有影响，不需镶配特别的钢套有影响，不需镶配特别的钢套有影响，不需镶配特别的钢套有影响，不需镶配特别的钢套。辊筒轴承e e）寿命长）寿命长）寿命长）寿命长 由由于于压压延延机机辊辊筒筒的的速速度度比比较较慢慢，属属于于低低速速轴轴，故故采采用用滚滚柱柱轴轴承承可可以以有有很很长长的的寿寿命命，据据资资料料介介绍绍，辊辊筒筒使使用用滚滚柱柱轴轴承承连连续续运运转转十十年年以以上上其其回回转转精精度度不不变变，这就大大减轻了轴承维修的工作量。这就大大减轻了轴承维修的工作量。f f）滚柱轴承承载能力大。）滚柱轴承承载能力大。）滚柱轴承承载能力大。）滚柱轴承承载能力大。g)g)制造技术和安装技术要求高，产品成本高。制造技术和安装技术要求高，产品成本高。制造技术和安装技术要求高，产品成本高。制造技术和安装技术要求高，产品成本高。辊筒轴承滚动轴承示意图滚动轴承示意图: